JP2006171523A - ポリゴンミラー回転駆動装置及びレーザミラー照射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことにある。特に、ミラー台座とロータケースとが別部材で構成されている場合であっても、適切にミラー面倒れを防ぐことにある。
【解決手段】 ロータケース７と回転軸３を有するポリゴンミラー回転駆動装置１において、ロータケース７が回転軸３に固定されていることを特徴とする。すなわち、ロータケース７は、ミラー台座４とは別に、回転軸３に固定されていることを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、レーザ光源から出射されるレーザビームを周期的に偏向させるポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンミラー回転駆動装置及びそのポリゴンミラー回転駆動装置を備えるレーザミラー照射装置に関するものであって、特に、レーザビームの偏向精度を高めることが可能なポリゴンミラー回転駆動装置及びレーザミラー照射装置に関するものである。

一般に、レーザプリンタ，複写機，車間測定装置など、ポリゴンミラー（回転多面鏡）を有するレーザミラー照射装置は様々なところで用いられている。例えば、図５の模式図に示すレーザプリンタでは、半導体レーザ１０１から出射されるレーザビームが結像レンズ１０２により平行光化された後、ポリゴンミラー駆動モータ１０３によって回転するポリゴンミラー１１５に入射される。そして、そのポリゴンミラー１１５からの反射光が、ｆθレンズ１０５を通過し、感光ドラム１０６上に結像された光スポットが被走査面上を反復走査する。これにより、感光ドラム１０６上に所望の静電潜像が形成される。

ここで、ポリゴンミラー１１５と、このポリゴンミラー１１５を回転駆動するポリゴンミラー駆動モータ１０３と、からなるポリゴンミラー回転駆動装置１１０の機械構造について、図６を用いて概説する。

図６は、従来のポリゴンミラー回転駆動装置１１０の機械構造を示す縦断面図である。なお、図６では、便宜的に、回転軸１１２の左半分のみを図示している。また、従来のポリゴンミラー回転駆動装置１１０の機械構造は、例えば特許文献１に開示されている。

従来のポリゴンミラー回転駆動装置１１０は、フレーム１１１と、フレーム１１１に取り付けられた軸受装置１１３と、軸受装置１１３によって回転可能に支持された回転軸１１２と、回転軸１１２の上端部分に圧入固定されたミラー台座１１４と、ミラー台座１１４に載置されたポリゴンミラー１１５と、ロータケース１１７と、を有している。

このロータケース１１７の周壁の内側には、ロータマグネット１１６が取り付けられており、このロータマグネット１１６は、ステータコア１１８の突極の外周面と所定間隔をおいて対向している。そのため、このステータコア１１８に巻回されたコイル１１９を通電制御することによって、ロータマグネット１１６が付勢され、ロータケース１１７が回転するようになっている。

ここで、ロータケース１１７は、図示するとおり、ミラー台座１１４の下端面の一部に固着されている。すなわち、ロータケース１１７が回転すると、ミラー台座１１４及び回転軸１１２が一体となって回転するようになっている。

特開２０００−１２５５０５号公報（図２）

しかしながら、上述したように、ミラー台座１１４の下端面の一部にロータケース１１７が固着された従来のポリゴンミラー回転駆動装置１１０では、ロータケース１１７が回転時の遠心力によって膨張・変形すると、その悪影響がミラー台座１１４にも及び、場合によっては半導体レーザ１０１（図６参照）から出射されるレーザビームを適切に偏向させることができず、ミラー面倒れを招来してしまう。

特に、ミラー台座１１４とロータケース１１７とが別部材で構成されているときには、両者の間で生ずる熱膨張の差によってロータケース１１７が変形し、その悪影響がミラー台座１１４にも及び、ミラー面倒れを招来する可能性が高くなる。

本発明は、このような点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことが可能なポリゴンミラー回転駆動装置及びレーザミラー照射装置を提供することにある。

以上のような課題を解決するために、本発明は、ロータケースと回転軸を有するポリゴンミラー回転駆動装置において、ロータケースが回転軸に固定されていることを特徴とする。

より具体的には、本発明は、以下のものを提供する。

（１） ステータコアと対向するロータマグネットを備え、ポリゴンミラーと一体に回転するロータケースと、前記ロータケースの軸心に位置する回転軸と、を有し、ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンミラー回転駆動装置において、前記ロータケースは、前記回転軸に固定されていることを特徴とするポリゴンミラー回転駆動装置。

本発明によれば、ポリゴンミラーと一体に回転するロータケースと、そのロータケースの軸心に位置する回転軸と、を有し、ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンミラー回転駆動装置において、ロータケースを回転軸に固定することとしたから、ロータケースがミラー台座の下端面の一部に固着されている従来のポリゴンミラー回転駆動装置に比べて、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えることができる。

すなわち、従来のポリゴンミラー回転駆動装置では、ロータケースの膨張・変形による悪影響が全てミラー台座に及び、ミラー面倒れを招来する虞があったが、本発明によれば、たとえロータケースがミラー台座と一部で接触していたとしても、ロータケースの膨張・変形による悪影響は、ミラー台座と回転軸に分散されることになるため、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことが可能になる。

ここで、ロータケースは、「回転軸に固定」されているものであるが、これは、直接回転軸に圧入されて固定されていてもよいし、何らかの剛性部材を介して回転軸に固定されていてもよい。また、回転軸に固定される態様の如何も問わない。例えば、ロータケースの端部を回転軸に固定することとしてもよいし、ロータケースにフランジ部を設けて、そのフランジ部を回転軸に固定することとしてもよい。さらに、例えば回転軸の表面上でロータケースのフランジ部とミラー台座とを固着させることによって、ロータケースが回転軸の周方向にずれるのを防止することも可能である。

（２） 前記回転軸に固定され、ポリゴンミラーを支持するミラー台座を備え、前記ロータケースは、前記ミラー台座と非接触の状態で、前記回転軸に固定されていることを特徴とする（１）記載のポリゴンミラー回転駆動装置。

本発明によれば、ポリゴンミラー回転駆動装置に、回転軸に固定され、ポリゴンミラーを支持するミラー台座を設け、上述したロータケースは、ミラー台座と非接触の状態で回転軸に固定されていることとしたから、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に完全に及ばないようにすることができ、ひいてはミラー面倒れをより確実に防ぐことができる。

（３） 前記ミラー台座と前記ロータケースとは、別部材で構成されていることを特徴とする（２）記載のポリゴンミラー回転駆動装置。

本発明によれば、上述したミラー台座とロータケースとは、別部材で構成されている。従って、ミラー台座とロータケースが接触している従来のポリゴンミラー回転駆動装置では、両者の間で生ずる熱膨張の差によってロータケースが変形し、その悪影響がミラー台座に及ぶことがあったが、本発明によれば、ミラー台座とロータケースとは非接触の状態となっているので、両者の間で熱膨張の差が生ずることはなく、効果的にミラー面倒れを防ぐことができる。

（４） 前記ミラー台座と前記ロータケースとの間に形成された隙間は、樹脂によって塞がれていることを特徴とする（２）又は（３）記載のポリゴンミラー回転駆動装置。

本発明によれば、上述したミラー台座とロータケースとの間に形成された隙間は、樹脂によって塞がれていることとしたから、ミラー台座とロータケースとの間に形成された隙間が塞がれていない場合にはモータ回転中に異音が生ずる場合があるが、本発明によれば、この隙間を樹脂等によって塞ぐので、この異音を低減することができる。その結果、異音を低減した上で、ミラー面倒れを防ぐことができる。

（５） 前記樹脂は、ゴム系の接着剤であることを特徴とする（４）記載のポリゴンミラー回転駆動装置。

本発明によれば、上述した樹脂は、ゴム系の接着剤であることとしたから、ミラー台座とロータケースとの間に形成された隙間を安価かつ簡易に塞ぐことができ、ひいては安価かつ簡易に異音を低減した上で、ミラー面倒れを防ぐことができる。

（６） （１）から（５）のいずれか記載のポリゴンミラー回転駆動装置を備えるレーザミラー照射装置。

本発明によれば、レーザミラー照射装置に、上述したポリゴンミラー回転駆動装置を設けることとしたから、ミラー面倒れを防止することが可能なレーザミラー照射装置を提供することができる。

本発明に係るポリゴンミラー回転駆動装置及びレーザミラー照射装置は、以上説明したように、ロータケースが回転軸に固定されているものなので、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことができる。特に、ミラー台座とロータケースとが別部材で構成されている場合であっても、効果的にミラー面倒れを防ぐことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照しながら説明する。

［ポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造］
図１は、本発明の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置１の機械構造を示す縦断面図である。なお、図１では、便宜的に、回転軸３の右半分のみを図示している。また、レーザミラー照射装置の機械構造については、従来のものと同様であるので（図５参照）、その説明を省略する。

図１において、本発明の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置１は、フレーム２と、フレーム２に取り付けられた軸受装置１０と、軸受装置１０によって回転可能に支持された回転軸３と、回転軸３の上端部分に圧入固定されたミラー台座４と、ロータマグネット８を保持するロータケース７と、を有している。

軸受装置１０は、フレーム２に固定され、軸受を保持する軸受ホルダ１１と、回転軸３を回転可能に支持するラジアル軸受１２と、回転軸３の下端面３ａを支持するスラスト軸受１３と、から構成されている。

軸受ホルダ１１は、上端側に開口部が設けられるとともに、下端部には円板状の閉塞部が形成され、有底袋形状に構成されている。軸受ホルダ１１の凹部内下面には、スラスト軸受１３が固着されている。また、軸受ホルダ１１の内周面には、段部１１ａが形成されており、この段部１１ａによってラジアル軸受１２が位置決めされている。ラジアル軸受１２は、軸受ホルダ１１の段部１１ａによって位置決めされるとともに、軸受ホルダ１１に圧入固定されたバネによって、軸方向に押し付けられることで軸受ホルダ１１に固定されている。

ラジアル軸受１２の具体例としては、例えば焼結メタルや銅合金で構成されるオイル動圧軸受などが挙げられる。この場合、ラジアル軸受１２と回転軸３との隙間には、潤滑オイルが充填される。また、ラジアル軸受１２には、動圧発生溝が形成されることがある。例えば、回転軸３の軸線方向に延びたステップ溝やテーパ溝や、へリングボーン状の溝からなる動圧発生溝などである。なお、動圧発生溝については、回転軸３の外周面に動圧発生溝が形成されることもある。

回転軸３の下端面３ａは、回転軸３の回転時におけるスラスト軸受１３との接触抵抗を減少させるため、球面に仕上げられている。なお、回転軸３の下端面３ａを球面に仕上げることで、回転軸３をラジアル軸受１２に挿入する際、ラジアル軸受１２の内周面が損傷しないという利点がある。

ミラー台座４の外周面には段部４ａが形成されており、この段部４ａにはポリゴンミラー５が載置されている。ポリゴンミラー５は、回転軸３の上端部にネジ等で固定された押さえバネ６によって、段部４ａに押しつけられることでミラー台座４に固定されている。

ロータケース７は、外周方向に広がって、その外周側から下方に折れ曲がった円筒状側面部７ａを有している。円筒状側面部７ａの内側には、円筒状のロータマグネット８が固着保持されている。そして、このロータマグネット８に対向して、電磁鋼板等の積層体から構成される積層コア９が配置されている。さらに、この積層コア９は、ラジアル軸受１２を軸方向に押し付けるバネに固定されている。なお、ロータマグネット８に対向している部分は、積層コア９の外周側に設けられた突極部分である。また、積層コア９には、コイルが巻回されている。

ここで、図１に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、回転軸３の上端部分にミラー台座４が圧入固定されるだけでなく、これとは別に、回転軸３の中央付近にロータケース７が圧入固定されている。また、ロータケース７は、ミラー台座４と非接触の状態で、回転軸３の中央付近に圧入固定されている。従って、たとえロータケース７が回転時の遠心力によって膨張・変形したとしても、この膨張・変形による悪影響がミラー台座４に完全に及ばないことから、ミラー面倒れを確実に防ぐことができる。

特に、ミラー台座４とロータケース７とが別部材で構成されているときであっても、両者は非接触の状態となっているので、両者の間で熱膨張の差による変形が生ずることはなく、効果的にミラー面倒れを防ぐことができる。

［変形例］
図２は、本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置１の機械構造を示す縦断面図である。図１に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、ロータケース７が回転軸３に直接圧入されて固定されていたが、図２に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、ロータケース７が剛性部材１４を介して回転軸３に固定されている。なお、図１と同じ機械要素については、同符号で表すものとする。

このような構成にすることで、何らかの剛性部材１４を介してロータケース７を回転軸３に固定した場合であっても、図１に示すポリゴンミラー回転駆動装置１と同様に、ロータケース７の膨張・変形による悪影響がミラー台座４に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことができる。なお、本実施形態では剛性部材１４を用いることとしたが、本発明はこれに限定する趣旨ではなく、ミラー台座４以外で、ロータケース７と回転軸３とを連結するものであれば、如何なるものでもよい。

図３は、本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置１の機械構造を示す縦断面図である。図１に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、ロータケース７は、ミラー台座４と非接触の状態で回転軸３の中央付近に圧入固定されていたが、図３に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、回転軸３の表面上でロータケース７のフランジ部とミラー台座４とが固着されている。なお、図１と同じ機械要素については、同符号で表すものとする。

このような構成にすることで、ロータケース７の膨張・変形による悪影響がミラー台座４に及ぶのを抑えるとともに、ロータケース７が回転軸３の周方向にずれるのを防止することができる。

図４は、本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置１の機械構造を示す断面図である。図１に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、ミラー台座４とロータケース７との間に形成された隙間は塞がれていなかったが、図４に示すポリゴンミラー回転駆動装置１では、この隙間が樹脂１５によって塞がれている。なお、図１と同じ機械要素については、同符号で表すものとする。

このような構成にすることで、ロータケース７の回転時に発生する異音を低減した上で、ロータケース７の膨張・変形による悪影響がミラー台座４に及ぶのを抑えることができる。なお、エポキシやシリコーン、ポリイミドなど、樹脂１５の種類の如何は問わない。例えば、樹脂１５として、ゴム系の接着剤を採用することで、ミラー台座４とロータケース７との間に形成された隙間を安価かつ簡易に塞ぐことができる。

本発明に係るポリゴンミラー回転駆動装置及びレーザミラー照射装置は、ロータケースの膨張・変形による悪影響がミラー台座に及ぶのを抑えるとともに、ミラー面倒れを防ぐことが可能なものとして有用である。

本発明の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造を示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造を示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造を示す縦断面図である。 本発明の他の実施の形態に係るポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造を示す断面図である。 ポリゴンミラーを有するレーザミラー照射装置の機械構造を示す模式図である。 従来のポリゴンミラー回転駆動装置の機械構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１ ポリゴンミラー回転駆動装置
２ フレーム
３ 回転軸
３ａ 下端面
４ ミラー台座
４ａ 段部
５ ポリゴンミラー
６ 押さえバネ
７ ロータケース
７ａ 円筒状側面部
８ ロータマグネット
９ 積層コア
１０ 軸受装置
１１ 軸受ホルダ
１１ａ 段部
１２ ラジアル軸受
１３ スラスト軸受

Claims (6)

1. ステータコアと対向するロータマグネットを備え、ポリゴンミラーと一体に回転するロータケースと、
   前記ロータケースの軸心に位置する回転軸と、を有し、
   ポリゴンミラーを回転駆動するポリゴンミラー回転駆動装置において、
   前記ロータケースは、前記回転軸に固定されていることを特徴とするポリゴンミラー回転駆動装置。
2. 前記回転軸に固定され、ポリゴンミラーを支持するミラー台座を備え、
   前記ロータケースは、前記ミラー台座と非接触の状態で、前記回転軸に固定されていることを特徴とする請求項１記載のポリゴンミラー回転駆動装置。
3. 前記ミラー台座と前記ロータケースとは、別部材で構成されていることを特徴とする請求項２記載のポリゴンミラー回転駆動装置。
4. 前記ミラー台座と前記ロータケースとの間に形成された隙間は、樹脂によって塞がれていることを特徴とする請求項２又は３記載のポリゴンミラー回転駆動装置。
5. 前記樹脂は、ゴム系の接着剤であることを特徴とする請求項４記載のポリゴンミラー回転駆動装置。
6. 請求項１から５のいずれか記載のポリゴンミラー回転駆動装置を備えるレーザミラー照射装置。
   

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